人母乳来源外泌体：对抗脂多糖诱导小胶质细胞激活的新希望 —— 为新生儿神经炎症治疗开辟前沿路径

为解决新生儿神经炎症治疗难题，美国阿拉巴马大学伯明翰分校的研究人员探究人母乳来源外泌体（HBME）对脂多糖（LPS）诱导小胶质细胞激活的影响。结果发现 HBME 可抑制相关炎症反应，该成果为新生儿神经炎症治疗提供新思路，值得科研人员一读。

　　

美国阿拉巴马大学伯明翰分校（University of Alabama at Birmingham）的研究人员 Oluwatomi Akinduro、Sanjay Kumar、Yuechuan Chen 等人在《Journal of Neuroinflammation》期刊上发表了题为 “Human breast milk-derived exosomes attenuate lipopolysaccharide-induced activation in microglia” 的论文。这项研究在新生儿神经炎症领域意义重大，为该疾病的治疗提供了新的方向和潜在方案。

研究背景

小胶质细胞（Microglia）作为中枢神经系统（Central Nervous System，CNS）的常驻免疫细胞，在轴突生长、免疫监视以及神经元回路维持等方面发挥着关键作用。然而，在新生儿群体中，尤其是早产儿，小胶质细胞的过度活化会带来严重问题。当受到脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）等细菌内毒素刺激时，小胶质细胞会被激活，引发神经炎症。LPS 可激活小胶质细胞中的核因子 κB（Nuclear factor κ light-chain enhancer of activated B cells，NF-κB）信号通路，促使促炎趋化因子、细胞因子如白细胞介素 - 1β（interleukin - 1β，IL-1β）、肿瘤坏死因子 -α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）等释放 ，还会促进关键炎症介质 CD40 和 NLRP3（nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3）的产生，这些物质会进一步加剧炎症反应，导致脑室周围白质损失、认知缺陷等，增加新生儿患学习障碍、自闭症、精神分裂症和癫痫等疾病的风险。

目前，针对小胶质细胞介导的神经炎症的治疗手段有限。米诺环素、依达拉奉、非甾体抗炎药、咖啡因和阿奇霉素等虽有一定治疗潜力，但长期使用存在不良反应。微小核糖核酸（MicroRNAs，miRNA）在小胶质细胞中具有免疫调节作用，如 Mi-146 可下调 NF-κB 信号级联反应，但需要合适的递送载体。人母乳来源的外泌体（Human breast milk-derived exosomes，HBME）不仅是 miRNA 的天然载体，还具有低免疫原性、能穿越血脑屏障等优势，在新生儿免疫系统成熟和适应过程中发挥着重要作用，因此有望成为治疗新生儿神经炎症的有效手段。

研究方法

1. 人母乳采集：研究人员在阿拉巴马大学伯明翰分校区域重症监护病房收集人母乳，样本来源于患者喂养后未完全消耗且原本会被丢弃的母乳。采集过程经 UAB 机构审查委员会批准，供体需通过标准健康筛查。为提高实验一致性，后期将供体母乳混合并采用 Holder 技术进行巴氏杀菌处理，分离纯化后的外泌体可立即使用或储存于 - 80℃冰箱。
2. 细胞培养与处理：分别培养小鼠 BV2 小胶质细胞和人 HMC3 小胶质细胞，待细胞达到 70 - 80% 汇合度时，将其转移至 6 孔板，并设置 4 种处理条件：PBS 作为正常对照；单独使用 100 ng/mL 或 1 μg/mL 的 LPS 处理；单独使用 5 或 10 μg/mL 的 HBME 处理；同时使用 LPS（100 ng 或 1 μg/mL）和 HBME（5 或 10 μg/mL）处理，处理时间分别为 0、0.25、0.5、1 或 24 h。
3. 检测与分析方法：运用纳米颗粒跟踪分析（Nanoparticle tracking analysis，NTA）、透射电子显微镜（Transmission electron microscopy，TEM）、荧光激活细胞分选（Fluorescence-activated cell sorting，FACS）和蛋白质免疫印迹（Western blot，WB）等技术对外泌体进行表征分析；采用台盼蓝染色在 Invitrogen Countess 2 自动细胞计数器上检测细胞活力；通过 mRNA 测序（mRNA-seq）分析、实时荧光定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）、ELISA、免疫细胞化学等方法检测相关基因和蛋白的表达及细胞因子的分泌情况；运用学生 t 检验或单因素方差分析（one-way ANOVA）进行统计学分析，以确定组间差异的显著性。

研究结果

1. HBME 的表征：通过 NTA 和 TEM 分析发现，HBME 的直径在 50 - 150 nM 之间。WB 和 FACS 分析表明，分离出的颗粒上存在外泌体标记物 CD9、CD63 和 CD81，这证实了所分离的颗粒确实为外泌体。
2. HBME 对 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞活力的影响：实验结果显示，与对照组相比，LPS 处理会降低 BV2 小胶质细胞的活力，而 HBME 处理能够在很大程度上恢复细胞活力，这表明 HBME 对 LPS 诱导的小胶质细胞损伤具有保护作用。
3. HBME 对 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中 CD40 表达的影响：mRNA - seq 分析表明，LPS 处理 24 h 后，与对照组相比，BV2 细胞中有 156 个基因下调，17 个基因上调；加入 HBME 后，有 136 个基因下调，25 个基因上调。进一步分析发现，CD40 在小胶质细胞介导的炎症性疾病中起重要作用，HBME 可显著下调 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中 CD40 的 mRNA 和蛋白表达。
4. HBME 对 LPS 诱导的 BV2 和 HMC3 小胶质细胞内信号通路分子的影响：在 BV2 小胶质细胞中，HBME 处理可增加 MyD88（Myeloid differentiation primary response 88）和 IκBα（Nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells inhibitor alpha）的表达，同时降低 p38 丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase，MAPK）和 NF-κB p65 的激活。在 HMC3 细胞中，HBME 同样可下调 LPS 诱导的 NF-κB p65 的激活，这表明 HBME 对不同物种来源的小胶质细胞内信号通路均有调节作用。
5. HBME 对 LPS 诱导的 BV2 和 HMC3 小胶质细胞内炎症标记物表达和形态变化的影响：HBME 处理可降低 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中 CD40、NLRP3 和 IL-1β 的表达，同时增加 IL-10 的表达。在 HMC3 小胶质细胞中也观察到类似趋势，且两种细胞在 HBME 共刺激后均呈现出更接近静息小胶质细胞的形态，这表明 HBME 能够抑制小胶质细胞的炎症反应。
6. HBME 对 LPS 诱导的 BV2 和 HMC3 小胶质细胞细胞因子分泌的影响：ELISA 检测结果显示，HBME 处理可减少 LPS 介导的 BV2 和 HMC3 细胞中 IL-1β 的分泌，同时增加 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中 IL-10 的分泌，进一步证明了 HBME 的抗炎作用。

研究结论与讨论

本研究表明，HBME 能够通过抑制 LPS 诱导的 BV2 小胶质细胞中 TLR4/MyD88/NF-κB 信号通路，减少促炎介质 CD40、NLRP3 和 IL-1β 的产生。在 HMC3 小胶质细胞中的研究结果也暗示，HBME 对人小胶质细胞可能具有类似的作用机制。

这一研究成果意义重大。对于早产儿等易受神经炎症影响的新生儿群体而言，HBME 作为一种生物安全性高且容易获取的治疗手段，具有巨大的应用潜力。它有可能改变新生儿神经炎症性疾病的治疗现状，降低相关发病率和死亡率。然而，目前的研究仍存在一定局限性，体外研究和永生化细胞系存在基因型和表型差异，需要在动物研究中进一步验证这些发现，并深入研究如何将 HBME 开发成一种针对早产儿的新型安全疗法。未来，随着研究的深入，HBME 有望成为新生儿神经炎症治疗领域的新突破，为改善新生儿健康状况带来新的希望。